STUDY OF ANTICANCER DRUGS NITROSUREIAS AND IN SITU EVALUATION OF YOUR INTERACTIONS WITH DNA USING ELECTROCHEMICAL DNA BIOSENSORS

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2019-09-20T13:17:00Z No. of bitstreams: 1 Paulina Andrea V..pdf: 143492 bytes, checksum: 7ca754e48c05173188968bd7032aba1b (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-20T13:17:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulina Andrea V..pdf: 143492 bytes, checksum: 7ca754e48c05173188968bd7032aba1b (MD5) Previous issue date: 2019-07-01 CAPES,FAPEMA Lomustine (CCNU) and carmustine (BCNU) belong to the class of nitrosureas, which are nnitro compounds capable of alkylate DNA structures. They are lipophilic and can go through the blood-brain barrier, and due to these characteristics, they are used in the treatment of brain tumors and other neoplasms. To understand the interaction mechanisms of these compounds with DNA, voltammetric techniques and DNA-electrochemical biosensors were used. Firstly, the study of the electrochemical behavior of CCNU and BCNU and their degradation in aqueous solution on a glassy carbon electrode (GCE) was performed using voltammetric techniques. From this study, the in situ interaction of both with deoxyribonucleic acid (dsDNA) was investigated in incubated solutions, using dsDNA-electrochemical biosensors and the comet test. Both CCNU and BCNU underwent electrochemical reduction in two irreversible redox processes, diffusion-controlled, pH dependent involving the transfer of two electrons and one proton, each. There was no formation of electroactive reduction products. At pH ≥ 10, the peak potential for the two processes tends to be pH independent by involving only electrons. A reduction mechanism of the CCNU and BCNU in neutral media was proposed. In addition, both antineoplastics underwent spontaneous degradation in aqueous solution over the incubation time, without the formation of electroactive degradation products. The CCNU and BCNU degradation process was more evident in a basic medium. The in situ interaction of CCNU and BCNU with dsDNA showed these pro-drugs interacted with DNA initially causing the condensation of the double helix strands and then the unwinding of these strands. Moreover, free guanine (Gua) was released and oxidative damage caused to dsDNA by both compounds were observed, since 8-oxoguanine (8-oxoGua) and 2,8-dihydroxyadenine (2,8-DHA) were detected. These results were confirmed by the poly (dA)- and poly [dG]-electrochemical biosensors, which demonstrated the oxidative damage caused by dsDNA in both bases, guanine and adenine, by the CCNU degradation product(s). BCNU caused oxidative damage only in the guanine. The comet assay indicated breaks in the single strand of DNA, corroborating with the studies performed by differential pulse voltammetry. A lomunista (CCNU) e a carmustina (BCNU) pertencem à classe das nitrosureias, que são compostos n-nitrosos capazes de alquilar estruturas do DNA. Elas ainda são lipofílicas conseguindo ultrapassar a barreira hematoencefálica, e por apresentar essas características, elas são utilizadas no tratamento de tumores cerebrais, e outras neoplasias. Para compreender os mecanismos de interação desses compostos com DNA, técnicas voltamétricas e biossensores eletroquímicos à base de DNA foram utilizados. Inicialmente, foi realizado o estudo do comportamento eletroquímico da CCNU e BCNU e de suas degradações em solução aquosa sobre eletrodo de carbono vítreo (ECV), utilizando técnicas voltamétricas. A partir desse estudo, investigou-se a interação in situ de ambas com ácido desoxirribonucleico (dsDNA) em soluções incubadas, utilizando biossensores eletroquímicos à base de dsDNA e pelo teste de cometa. Tanto a CCNU quanto a BCNU sofreram redução eletroquímica em dois processos redox irreversíveis, controlados por difusão, dependentes do pH e envolvendo a transferência de dois elétrons e um próton, cada. Não houve formação de produtos de redução eletroativos. Para pH ≥ 10, o potencial de pico para os dois processos tende a ser independente do pH, envolvendo, portanto, apenas elétrons. Um mecanismo de redução da CCNU e BCNU em meio neutro foi proposto. Além disso, verificou-se que os dois antineoplásicos sofreram degradação espontânea em solução aquosa ao longo do tempo de incubação, sem a formação de produtos de degradação eletroativos. O processo de degradação foi mais acentuado em meio básico para ambos. A interação in situ da CCNU e BCNU com o dsDNA mostrou que esses pró-fármacos interagiram com o DNA provocando, inicialmente, a condensação das cadeias de dupla hélice e, posteriormente, o desenrolamento dessas cadeias. Além disso, houve a liberação da guanina livre (Gua) e dano oxidativo causado ao dsDNA por ambos os compostos, visto que a 8- oxoguanina (8-oxoGua) e 2,8-dihidroxiadenina (2,8-DHA) foram detectadas. Esses resultados foram confirmados pelos estudos realizados com os biossensores dos polihomonucleotídeos poly [dA] e poly [dG], os quais evidenciaram os danos oxidativos causados em ambas bases, guanina e adenina, do dsDNA pelo(s) produto(s) de degradação(s) da CCNU. A BCNU provocou dano oxidativo apenas na guanina. O teste de cometa indicou quebras na cadeia simples do DNA, corroborando com os estudos realizados por voltametria de pulso diferencial. Este trabalho contém informações sigilosas que não podem ser divulgadas até que o artigo cientifico seja publicado. Restrição solicitada pelo autor e seu orientador.